تلفات انرژی سیستم هیدرولیک
تلفات انرژی سیستم هیدرولیک
اگر در پروژه طراحی و ساخت یک سیستم هیدرولیک، هدف رعایت کلیه اصول مهندسی باشد به طوریکه سیستم هیدرولیک ساخته شده بهترین نتیجه و کارایی را داشته باشد بی شک یکی از دغدغه های اصلی طراح، بحث کاهش تلفات و افت انرژی سیستم می باشد.
در تمام اتصالات و مسیرهای سیستم هیدرولیک افت و تلفات انرژی در سیال روی می دهد ولی در اتصالات نسبت به مسیرها، میزان تلفات انرژی بیشتر و شدیدتر است.
منظور از مسیرها شامل لوله و شیلنگ ها بوده و منظور از اتصالات، کلیه شیرها، فلنج ها، تبدیل ها، مغزی ها، فیتینگ ها، زانوئی ها و نظایر آن ها می باشد.
جریان سیال در مسیرهای یک سیستم هیدرولیک
شکل و ماهیت جریان سیال در مسیرهای یک سیستم هیدرولیک شامل لوله و شیلنگ ها می تواند بسته به مقدار سرعت سیال در آن مسیر به دو نوع جریان آرام و جریان مغشوش طبقه بندی گردد.
جریان آرام (Laminar Flow): اگر سرعت سیال زیاد نبوده و از یک مقدار مشخص کمتر باشد، جریان سیال از نوع آرام خواهد بود به طوریکه هر ذره از سیال در لایه خود و به موازات سایر لایه های سیال در امتداد مسیر، حرکت می کند.
جریان مغشوش (Turbulent Flow): اگر سرعت سیال بیش از یک مقدار معین باشد نوع جریان سیال از حالت آرام خارج شده و به جریان مغشوش تبدیل می شود. در جریان مغشوش، ذرات سیال در یک لایه و موازی با لایه های دیگر حرکت نکرده بلکه به صورت نامنظم و گرادبی حرکت می کنند.
میزان افت انرژی سیستم هیدرولیک در جریان آرام به مراتب کمتر از جریان مغشوش است.
ذکر این نکته الزامی است که در حین تبدیل جریان سیال از نوع آرام به نوع مغشوش یک جریان گذرا و بحرانی نیز ایجاد می شود که حالتی مابین آرام و مغشوش می باشد.
به دلیل گذرا بودن و عدم ثبات آن، این نوع جریان اهمیتی از نظر مطالعه و تحلیل ندارد.
عدد رینولدز (Reynolds Number): دانستن الگوی جریان در مسیر و لوله های انتقال سیال یک سیستم هیدرولیک از نظر تحلیلی و ریاضیاتی می تواند با محاسبه عدد رینولدز جریان سیال انجام گیرد.
عدد رینولدز یک مقدار عددی بی بعد بوده، از فرمول ریاضی آن حساب شده و تابعی از پارامترهای زیر می باشد:
- سرعت جریان سیال
- قطر داخلی مسیر و لوله
- چگالی جرمی سیال
- ویسکوزیته مطلق سیال
در طراحی یک سیستم هیدرولیک همواره باید تلاش کرد که مقادیر عددی پارامترهای چهارگانه فوق طوری باشند که در نهایت جریان سیال در داخل مسیرها، از نوع آرام باشد. چنان که پیشتر نیز بیان شد جریان سیال مغشوش میزان تلفات انرژی بالاتری داشته و لذا سبب افزایش بیشتر دمای روغن هیدرولیک می شود.
تشخیص الگوی جریان سیال بر اساس مقدار عدد رینولدز
- عدد رینولدز کمتر از ۲۰۰۰ باشد یعنی وقوع جریان آرام
- عدد رینولدز بیشتر از ۴۰۰۰ باشد یعنی وقوع جریان مغشوش
- عدد رینولدز مقداری مابین ۲۰۰۰ و ۴۰۰۰ باشد یعنی وقوع جریان گذرا و بحرانی
یک نتیجه ساده از مباحث صورت گرفته آن است که هر چقدر میزان قطر داخلی مسیرها و اتصالات بزرگتر باشند مقدار تلفات و افت انرژی سیستم هیدرولیک کمتر بوده ولی هزینه ساخت سیستم افزایش می یابد لذا برای رسیدن به یک مقدار مطلوب فنی و اقتصادی انجام محاسبات دقیق مهندسی الزامی است.
بررسی کلی پارامترهای موثر در محاسبه افت انرژی سیستم هیدرولیک
بر اساس مفاهیم گوناگون مطرح شده در مکانیک سیالات و معادلات شاخصی نظیر معادله Darcy و معادله Hagen – Poiseuilles می توان گفت که میزان افت انرژی مسیر و لوله در جریان آرام تابعی از عدد رینولدز، قطر داخلی مسیر، سرعت جریان سیال و شتاب جاذبه زمین می باشد و این در حالی است که اگر جریان مغشوش در مسیر حرکت سیال اتفاق بیفتد علاوه بر عوامل چهارگانه یاد شده زبری سطح داخلی مسیر و و لوله نیز در تلفات انرژی سیال تاثیر گذار خواهد بود.
نتیجه مفید دیگر آن است که در محاسبات اتلاف انرژی سیال در مسیر و لوله، مقدار سرعت سیال با توان دوم ( مجذور سرعت ) ظاهر می شود، از اینرو می توان گفت مقدار سرعت سیال و در نتیجه مقدار قطر داخلی مسیر و لوله تاثیر بیشتری بر میزان تلفات انرژی نسبت به سایر پارامترها دارند.
جدول زیر برای محاسبه حداقل قطر لازم مسیرهای انتقال سیال شامل شیلنگ ها و لوله ها در سیستم هیدرولیک به کار می رود: برای مشاهده جدول فایل PDF را دانلود کنید.
تلفات انرژی سیستم هیدرولیک
شرکت رایان هیدرولیک سام
طراحی و ساخت سیستم های هیدرولیک ( یونیت هیدرولیک ) برای کاربرد های گوناگون صنعتی و تحقیقاتی
طراحی و ساخت جک هیدرولیک کامپکت و جک هیدرولیک رزوه ای برای کاربرد در ماشین سازی، فیکسچر و کلمپ هیدرولیک
تامین کننده و فروش انواع قطعات اصلی و جانبی مورد مصرف در سیستم های هیدرولیک و پاورپک هیدرولیک
آدرس دفتر مرکزی و فروشگاه: تبریز – چهار راه قطران – مجتمع تجاری عمران – طبقه زیر همکف – پلاک ۳۲
تلفن: ۰۴۱۳۴۳۹۱۴۴۹ – ۰۴۱۳۴۴۲۹۰۶۹ – ۰۹۱۴۴۱۴۲۴۳۲ – ۰۹۱۴۴۱۲۷۵۴۲
www.rhsahand.com – sale@rhsahand.com – azarniaiy@gmail.com